Многопортовая память.

Многопортовая организация запоминающего устройства обеспечивает любому процессору и модулю ввода-вывода прямой и непосредственный доступ к банкам основной памяти (ОП). Такой подход сложнее, чем при использовании шины, поскольку требует придания ЗУ основной памяти дополнительной, достаточно сложной логики. Тем не менее это позволяет поднять производительность, так как каждый процессор имеет выделенный тракт к каждому модулю ОП. Другое преимущество многопортовой организации – возможность назначить отдельные модули памяти в качестве локальной памяти отдельного процессора. Эта особенность позволяет улучшить защиту данных от несанкционированного доступа со стороны других процессоров.

Многопортовая память - это статическое ОЗУ с двумя или более независимыми интерфейсами, обеспечивающими доступ к пространству памяти через разделенные шины адреса, данных и управления. Структура двухпортового статического ОЗУ (рис.1.) содержит единый массив памяти (COMMON CENTRAL MEMORY) и два независимых порта (PORT_L и PORT_R) для обращения к этому массиву.

В отличие от статического элемента обычного ОЗУ (рис.2, а) элементарная ячейка двухпортовой памяти реализована на шести транзисторах (рис.2, б). Основу ячейки составляет статический триггер, выполненный на транзисторах Q1, Q2. Ключевыми транзисторами Q3, Q4 триггер соединен с разрядными шинами P_L, P'_L, а ключевыми транзисторами Q5, Q6 - с разрядными шинами P_R, P'_R. По этим шинам к триггеру подводится при записи и отводится при считывании информация. Ключевые транзисторы затворами соединены с шинами выбора строки ROW SELECT_L и ROW SELECT_R соответственно. При возбуждении строки одним из сигналов выборки ключевые транзисторы открываются и подключают входы-выходы триггера к разрядным шинам.

A) Б)

Рис. 2 Статический элемент обычного (а) и двухпортового (б) ОЗУ

Основными областями применения синхронной двухпортовой памяти являются вычислительные сети (ATM и Ethernet коммутаторы/маршрутизаторы) и беспроводная телефония (базовые станции). Микросхемы двухпортовой памяти с переключаемыми банками предназначены для применения в системах цифровой обработки изображений, системах промышленной автоматики и периферийных контроллерах. К областям применения памяти SARAM также относится оборудование для сетей передачи данных (мосты, маршрутизаторы, фреймеры и др.) [1].
Основой большинства вышеперечисленных устройств являются высокопроизводительные RISC-контроллеры и DSP. Поэтому главными требованиями, предъявляемым к характеристикам двухпортовой памяти, являются высокие быстродействие и скорость передачи данных. В последнее время все большую популярность у разработчиков завоевывают синхронные устройства, постепенно вытесняя асинхронные. Это объясняется тем, что режим синхронного обмена позволяет обеспечить оптимальное взаимодействие между устройством и шиной обмена данными.